Le débat sur l'énergie éolienne porte sur les nuisances et sur les intérêts de l'énergie éolienne.
L'énergie éolienne est exploitée à plusieurs échelles. On peut distinguer le grand éolien ou éolien industriel qui est financé par des collectivités et des grandes entreprises, dans la quasi-totalité des cas, raccordé à un réseau électrique. Il y a aussi le petit éolien, qui est mis en œuvre par un individu ou une ferme agricole, en site isolé ou raccordé au réseau.
L'éolien est la filière qui a le meilleur bilan (et très largement) dans le cadre du classement effectué dans l'étude multicritère Review of solutions to global warming, air pollution, and energy security, étude réalisée par le département énergie et atmosphère de l'université de Stanford. Une éolienne ne consomme pas d'eau douce (l'accès à l'eau douce est une problématique de premier plan à l'échelle mondiale), c'est une énergie propre qui ne produit directement ni dioxyde de carbone, ni dioxyde de soufre, ni fines particules, ni déchets radioactifs à vie longue, ou n'importe quel autre type de pollution de l'air ou de l'eau. Elle ne nécessite pas de pesticides, n'induit pas de pollution thermique. Elle a une empreinte surfacique très faible (la présence d'une éolienne est compatible avec les activités agricoles) et a un impact sur la biodiversité presque négligeable. Elle est de plus disponible presque partout, de manière décentralisée.
La fabrication de l'éolienne puis ultérieurement son entretien consomme des ressources (voir énergie grise) et produit indirectement des pollutions (extractions des matériaux de construction, fabrications, etc.). Pour un mat d'éolienne de 80 mètres, 800 tonnes d'acier et de béton sont injectées a sa base pour les fondations. Cela est très supérieur (par MWh/an) aux quantités nécessaires à la construction d'une centrale de tout autre type (qui ont par ailleurs leurs inconvénients respectifs), y compris le nucléaire qui, sur cet aspect, est favorisé par sa très haute densité de puissance. Néanmoins l'impact de ces facteurs est négligeable sur la durée de vie de l'éolienne.
L'énergie éolienne est une énergie renouvelable dont le gisement est inépuisable à l'échelle de temps des civilisations humaines. Le gisement éolien terrestre ne s'éteindra qu'avec la mort du soleil (le vent dépendant de la présence du soleil et des variations de la pression atmosphèrique), dans 5 milliards d'années.
Le plus grand problème de l'énergie éolienne est son caractère intermittent et fatal : elle n'est pas produite à la demande, mais selon les conditions météorologiques. Une éolienne produit, en moyenne, l'équivalent de moins de 20% du temps. La plupart du temps, la nécessité d'assurer la constance de la production électrique oblige à coupler un parc éolien avec d'autres sources d'électricité disponibles immédiatement, à la demande telles que les énergies hydrauliques (barrages) ou fossiles (centrales à charbon ou à gaz) par exemple. Si bien que, dans l'optique d'un réseau incluant également des énergies fossiles, la production électrique n'est au final pas exempte d'émission de dioxyde de carbone mais néanmoins moins polluante qu'un réseau d'énergie totalement fossile.
Le démantèlement fait partie intégrante des solutions pour limiter les nuisances de tout moyen industriel en fin de vie.
En ce qui concerne les éoliennes, le démantèlement d'une installation doit comprendre :
Les fondations sont au minimum arasées à 1.5m de profondeur laissant la possibilité de reprendre une activité agricole sur le site. Dans certains cas il est envisageable de supprimer l'intégralité de la fondation. Les postes de livraisons présents sur site sont eux aussi retirés et leur fondation entièrement supprimée. Chaque emplacement est ensuite recouvert de terre et rendu à la végétation naturelle ou à une exploitation agricole. Cette dernière étape ne laisse aucune trace significative sur le site de l'existence du parc éolien.
Le coût du démantèlement d'une éolienne et du recyclage des ces installations est facile à estimer contrairement à d'autres moyen de productions où celui-ci demeure partiellement impossible ou secret. Ce coût relativement faible est assumé par le propriétaire du bâtiment (opérateur éolien, SEM...) grâce entre autres à la vente de la « ferraille » des tours et autres composants. La loi prévoit que soit provisionnée au cours des années d'exploitation une somme permettant d'assurer ce démantèlement. Le décret d'application attendu depuis 2003 par les professionnels et les riverains n'a toujours pas été publié mais certains développeurs ont déjà pris des dispositions dans ce sens : provision dès la première années sur un compte bloqué (Caisse des Dépôts et Consignations), assurance garantissant le financement du démantèlement auprès d'un assureur indépendant et privé.
Il n'existe à ce jour aucun parc éolien en friche en France.[7]
Selon une recommandation aux pouvoirs publics de l'Académie de Médecine, le risque bruit implique de ne pas construire d'éolienne de 2,5 MW à moins de 1 500 m d'habitations : « Il peut avoir un impact réel et jusqu’ici méconnu, sur la santé de l’homme, et par ailleurs, à des intensités modérés, le bruit peut entraîner des réactions de stress, perturber le sommeil et retentir sur l’état général ». Cependant, ce rapport applique plus un principe de précaution sans fondement scientifique, car le bruit d'une éolienne n'est pas lié à sa puissance nominale. C'est pourquoi des expertises acoustiques sont systématiquement réalisées dans le cadre d'une étude d'impact environnementale.
En Australie, en mars 2005, le Dr. Foster dit avoir répertorié une centaine de personnes victimes de nuisances dues aux éoliennes.
Une éolienne produit un bruit de 55 dBA au pied de sa tour, ce qui correspond à l'ambiance sonore d'un bureau. Ce niveau sonore est en général considéré comme acceptable. La réglementation française ne se base pas sur le bruit intrinsèque mais sur la notion d'émergence sonore, c’est-à-dire la différence entre le niveau sonore ambiant et celui-ci plus celui des éoliennes. Il s'agit de rester en deçà de 5 dBA le jour et 3 dBA la nuit, ce quelle que soit la vitesse du vent. Une nouvelle réglementation vient renforcer ce critère, en introduisant la notion d'émergence spectrale, avec des niveaux d'émergences à respecter par fréquence (7 dB à 125 hz et 250 hz, 5 dB entre 500 hz et 4 000 Hz). Cela en fait une des réglementations les plus strictes en Europe.
Le 28 novembre, Le Monde consacre un dossier de huit pages aux "maudits du vent", qui vivent à proximité des éoliennes et "souffrent de stress, nausées, insomnies, vertiges, irrascibilité, dépression...". Le journal indique que "les témoignages s'accumulent de façon troublante".
Les éoliennes présentent des risques d'accidents : un fort vent est susceptible de rompre les structures des éoliennes. En 2000, une rupture d'hélices au parc de Burgos a envoyé des débris tournoyer à plusieurs centaines de mètres.
La majorité des accidents connus sont liés à l'utilisation de matériels d'occasion, ou manquant de retour d'expérience, risque inhérent à toute technologie émergente. Les éoliennes aujourd'hui installées bénéficient de certifications réalisées par des organismes indépendants, et sont construites sous contrôle qualité sévère, réduisant significativement les risques de rupture du matériel. Dans le monde, personne n'a encore jamais été reconnu victime d'un accident éolien.
Comparativement aux premiers parcs éoliens, très denses, les nouveaux parcs voient leurs éoliennes plus espacées, celles-ci étant de plus grande taille et puissance. Ils ont donc perdu leur aspect surpeuplé.
Les éoliennes peuvent être disposées le long des autoroutes, ce qui réduit significativement les soucis d'esthétique.
L'énergie éolienne fait de plus en plus débat en France, entre pro, qui militent pour le développement de structures éoliennes, et anti, qui militent pour un moratoire sur ces machines, accusées de défigurer le paysage, et mettent en doute son utilité écologique.
En France, une étude d'impact est obligatoire pour l'obtention d'un permis de construire pour un mat d'une hauteur supérieure à 50 mètres.
On peut parler du manque d'étude d'impacts :
La surface utilisée par une éolienne reste quasiment intégralement utilisable pour un autre usage. L'énergie éolienne est compatible avec les autres activités humaines, industrielle et agricole notamment. Des prototypes sont compatibles avec l'habitat urbain.
Par contre, la question de la quantité d'énergie qui peut être fournie (par rapport à la consommation actuelle et future) avec la surface disponible est posée.
Les éoliennes actuelles nécessitent une importante surface au sol, imposée par la rotation nécessaire en fonction de la direction du vent, par la taille des pales, par l’interférence entre éoliennes voisines sur le flux de vent, par mesure de sécurité en cas de chute. Elles permettent une densité d'environ 10 MW/km², soit 10 W/m², et produisent environ 2kWh/an par W, ce qui implique un besoin de l'ordre de 50 km² par TWh ; en théorie, (moyennant la disponibilité de capacité de stockage suffisante, sous forme de stations de pompage-turbinage par exemple, même avec des pertes dépassant la moitié), un parc éolien ayant une surface du tiers de la mer Baltique (450 000 km²) est suffisant pour répondre à la totalité de la consommation électrique actuelle (2700 TWh) de l'Union européenne à 27.
Cependant en pratique, la moyenne la densité de puissance par unité de surface est de l’ordre de 0 5 W/m², soit 20 fois plus faible. Le Danemark, pays très éolien et pratiquement aussi équipé que possible, n'arrive à produire que 20 % de son électricité avec l'énergie éolienne. La faisabilité des estimations théoriques ci-dessus est donc contestable, et implique certainement des changements profonds.
À titre de comparaison, une centrale solaire photovoltaïque a une productivité d'environ 70 kWh par m2 au sol dans un site ordinaire d'Europe, soit 70 GWh/km²/an, mais cela implique d'utiliser 100 % de la surface.
Les projections de l'EWEA prévoient une production de 425 TWh/an pour 2020 dans l'UE25, et un potentiel de 3 000 TWh au niveau mondial, avec un doublement prévisible de la production par unité de surface au sol. Cela correspond à 12 % de la demande électrique mondiale, sur la base d'une hausse de 66 % de la demande.
Le GWEC prévoit 3 scénarios, « référence », « modéré », « avancé », prévoyant une production en 2020 respectivement de 566 TWh, 1 375 TWh et 2 632 TWh.
Plusieurs études sur les éoliennes montrent que le nombre d'oiseaux tués par les éoliennes est négligeable par rapport au nombre qui meurt en raison d'autres activités humaines. Par exemple, au Royaume-Uni, où il y a quelques centaines d'éoliennes, il y a environ chaque année un oiseau tué par une éolienne et 10 millions par les voitures. Une autre étude suggère que les oiseaux migrateurs s'adaptent aux obstacles ; ces oiseaux qui ne modifient pas leur route et continuent à voler à travers un parc éolien seraient capables d'éviter les pales, du moins dans les conditions de l'étude (vent faible et en journée). Au Royaume-Uni, la Société royale pour la protection des oiseaux a ainsi conclu que :
« Les preuves disponibles suggèrent que des parcs éoliens correctement positionnés ne représentent pas un danger significatif pour les oiseaux. »
Selon la Ligue pour la protection des oiseaux, aux exceptions documentées du vanneau huppé, du chevalier gambette et de la barge à queue noire, de nombreuses espèces semblent pouvoir utiliser l'espace proche des parcs éoliens pour nicher.
Jusqu'à présent relativement négligées, les chauves-souris provoquent à présent des inquiétudes du même type, spécialement pour les plus grandes installations : les mortalités des chauves-souris augmentent de façon exponentielle en fonction de la hauteur de la tour, selon une étude de 2007, alors que les mortalités d'oiseaux restent stables.
Raccorder les fermes éoliennes au réseau électrique (sans stockage local de l'énergie) nécessite, comme pour les autres centrales de production électrique, des lignes haute tension. La concentration des éoliennes en parc terrestres, côtiers ou marins a d'abord conduit à une logique de recentralisation de l'offre locale de courant, contredisant la vision souvent évoquée d'une production décentralisée. Des lignes différentes (à courant continu) et en Europe un réseau électrique offshore (en mer du Nord et mer d'Irlande dans un premier temps), permettront de connecter au réseau européen un réseau de centrales éoliennes, solaires et hydroélectriques et éventuellement hydroliennes pour notamment compenser les irrégularités de production, avec de premières réunions en janvier 2010.
Fin 2006, un bulletin électronique de l'Ambassade de France en Allemagne indiquait déjà que la production éolienne nécessiterait 850 km de câbles d'ici 2015 et 1 950 km d'ici 2020. Par ailleurs, des oppositions locales (syndrome Nimby) à la construction de lignes en bord de mer conduisent à enterrer les câbles, ce qui entraînerait - sauf innovations importantes - un doublement du montant de la facture d'électricité des clients industriels. Cet argument repris par les opposants aux éoliennes ne semble pas spécifique aux éoliennes, face à la demande générale d'enterrement des lignes électriques quel que soit le mode de production. En 2009, beaucoup d'installateurs d'éoliennes même en milieu terrestre propose systématiquement l'enterrement des lignes sans que cela entraîne de surcoût rédhibitoire.
La régulation du réseau se traduit par des exigences à l'égard des producteurs, notamment celle de maintenir la fréquence du courant à 50 Hz. Un surcroit de puissance se traduit par une hausse intempestive de de la fréquence, un manque de puissance par une baisse de la fréquence. Des automatismes déconnectent les producteurs qui ne respectent pas les normes, mais ces automatisme se traduisent, pour les régulateurs du réseau, par des évènements aléatoires, non maîtrisés et dommageables.
Par exemple, lors de la panne de courant européenne de novembre 2006, la zone ouest était en déficit de 9 000 MW, et sa production éolienne, 6 500 MW avant la panne, lui a largement fait défaut. Il a fallu couper des clients et faire usage des STEP.
Le vent est souvent présentée comme une ressource aléatoire, bien que d'autres estiment qu'à l'échelle de temps de l'ordonnancement d'un réseau électrique la météo soit suffisamment sûre pour que la ressource soit prévisible.
Les éoliennes produisent de l'électricité de façon intermittente sur un réseau électrique. Comme le soulignent par exemple le prix Nobel de physique Stephen Chu, le député allemand Hermann Scheer (père de l'IRENA), ou encore le polytechnicien et expert en énergies renouvelables François Lempérière, il est possible de réduire le problème de l'intermittence de la ressource éolienne, grâce à des technologies comme le pompage-turbinage ou le stockage chimique, à un classique problème de volume de stock.
En France, l'ensemble des capacités de pompage/turbinage est actuellement utilisé par le nucléaire, les centrales nucléaires étant incapables (sauf à prendre le risque de réduire la durée de vie des centrales) de s'adapter aux variations de la demande électrique font donc appel aux stations de pompage-turbinage.
La société Statoil exploite sur l'île d'Utsira une centrale éolienne qui fournit une ressource électrique stable même en cas de calme plat grâce à un stockage chimique : l'énergie excédentaire sert à produire de l'hydrogène par électrolyse et en cas de temps calme une génératrice à gaz adaptée pour utiliser de l'hydrogène prend le relais. Une pile à combustible est également utilisée pour reconvertir l'énergie chimique en électricité mais la technologie n'est pas encore assez mature pour une utilisation non expérimentale dans un site isolé. Un projet de plus grande taille est en cours pour les îles Féroé. Le coût du kWh de ce type de centrale devrait être compétitif avec une centrale diesel dans moins de 10 ans. Pour les tenants de l'Économie hydrogène tels l'économiste Jeremy Rifkin les énergie renouvelables comme le vent ne doivent d'ailleurs être considérées que comme des sources d'hydrogène, le problème de leur absence de souplesse n'intervenant alors plus sur la consommation finale.
L'Allemagne, qui a significativement investi dans l'énergie éolienne, peut rencontrer des difficultés : son réseau éolien, bien que réparti sur tout son territoire, et donc affranchi d'effets purement locaux, peut passer de 0 à 100 % de ses capacités en l'espace de quelques jours (par exemple sur le réseau E-on). Lors de la canicule de 2003, la capacité des éoliennes est tombée à moins du vingtième (1/20) de sa valeur nominale. Au cours de la canicule de l'été 2003, l'Allemagne a dû importer une quantité d'électricité équivalente à deux tranches nucléaires de l'ordre de 1 000 MW. Le même phénomène a été observé durant la vague de chaleur Nord-américaine de 2006 ((en) 2006 North American heat wave) ; la production réelle des 2 500 MW de capacités théoriques de production d'énergie éolienne de Californie était inférieure au vingtième (1/20) de cette valeur lors des pics de demande.
Le gestionnaire du réseau électrique français (RTE), estime que l'intégration de l'électricité éolienne dans le réseau actuel est possible sans difficultés majeures à hauteur de 10 à 15 GW, en particulier grâce à la présence en France de 3 gisements de vent indépendants, qui permettront un lissage de la production bien meilleur qu'en Allemagne ou au Danemark.. Notons que le Danemark a été longtemps un îlot éolien isolé au milieu d'un océan de consommateurs européens sans éolien. En cas de bon vent - situation désirable - le Danemark était en surproduction (il leur faut toujours tenir leurs centrales classiques à mi-régime en réserve) exportable, essentiellement vers l'Allemagne. Maintenant que l'Allemagne du Nord est fortement « éolisée », le Danemark ne trouve plus d'acheteurs à son courant en excès, d'où les prix spot en chute libre. Quand toute l'Europe sera « éolisée » au niveau de l'Allemagne, soit 20GW pour la France, il ne restera plus que l'Espagne comme cliente éventuelle pour les excès aléatoires d'énergie éolienne.
Reste la solution du stockage par pompage-turbinage. L'hydroélectricité est moins chère que l'énergie éolienne (de l'ordre de 30 € par MWh contre 70 à 80 pour l'éolien), mais elle est limitée (sa production annuelle à pleine puissance ne dépasse jamais 2500 heures par an), et surtout elle est plus souple (production à la demande, contrairement à l'éolien qui ne dépend que de la météo). Paradoxalement, il faut donc utiliser l'éolien en priorité quand c'est possible (quoique plus cher : on sait que l'hydroélectrique sera consommé intégralement, on peut seulement moduler le moment où cela sera fait), économiser l'hydroélectricité, et recharger les lacs d'accumulation quand la consommation est assez faible. Dans un tel cadre, c'est la capacité hydroélectrique qui est déterminante, ce qui fait de l'éolien un appoint à l'hydroélectrique. Mais cela signifie qu'un système hydroélectrico-éolien à du sens lorsque la ressource hydraulique est importante, saturée (si elle ne l'est pas, il vaut mieux la développer avant l'éolien plus cher et moins souple), et à proximité d'un gisement de vent. La région des Grands Lacs en Amérique, la zone Tasmanie-Sud australienne et l'Écosse sont à ce sujet privilégiées.
Le kWh éolien, produit dans de bonnes conditions et en tenant compte de la prime donnée par le marché à l'électricité « verte » (ni nucléaire ni fossile), peut aujourd’hui se vendre autour de 5 à 7 cents (centimes de dollars), ce qui est équivalent au prix du nucléaire qui lui aussi ne peut être rentable que grâce aux subventions étatiques.
Selon l'association européenne de l'énergie éolienne (EWEA - European Wind Energy Association), le coût du kWh produit était de 8,8 c€ au milieu des années 1980 pour une turbine de 95 kW, il est actuellement de 4,1 c€ pour une turbine de 1 000 kW, et devrait se situer à 3,1 c€/kWh en 2010. Le coût en 2006 du gaz naturel est de 4,5 c€/kWh, celui du fioul domestique de 6,5 c€/kWh, celui du propane de 9,3 c€ (À noter que la tendance sur les énergies fossiles est à la hausse constante, entre 5,4 % et 11,5 % par an - moyenne 8,6 % sur les 15 dernières années pour le pétrole).
La projection à 2020 de l'EWEA prévoit un coût de l'éolien ramené à 2,45 c€/kWh.
Une étude officielle américaine de Janvier 2010 (NREL) constate la réalité actuelle du coût du KWh éolien terrestre moyen : 5,5c€/kWh, soit moins élevé de 30% que celui du nucléaire : 8,1c€/kWh. Elle constate également que ce coût est 100% lié au coût d' investissement, de transport de l'électricité et de maintenance - puisque le vent est gratuit.
En France, l'électricité produite par les éoliennes est largement subventionnée par l’État tout comme l'énergie nucléaire sans en avoir les inconvénients à long terme ; certains médias polémiquent en déclarant que les promoteurs sont assurés d’un retour sur investissement même dans les sites les plus mal choisis. L'éolienne est payée par la période (10 ans) où le prix du kWh est subventionné par l'État, après quoi, même si le prix de l'électricité produite se rapproche du prix du marché (prix variable suivant de la qualité du vent sur le site), le producteur n'a quasiment plus de frais et les revenus de l'éolienne permette ainsi d'investir dans d'autres champs éoliens et ainsi de fournir de l'énergie renouvelable aux pays européens ne disposant pas de potentiels éoliens importants.
Les questions caractéristiques liées à la construction d'éoliennes sont
Selon un sondage Louis Harris publié le 28 avril 2005, 91 % des Français se déclarent favorables à l'énergie éolienne.
En 2008, 62 % des Français interrogés déclaraient accepter l'installation d'une éolienne à moins d'un kilomètre de leur domicile.